(Cancro del colon-Immagine Credit Public Domain).
Un nuovo studio pubblicato su Nature ha scoperto che una singola solfatasi contribuisce alla degradazione del muco che protegge il rivestimento intestinale, portando potenzialmente a malattie infiammatorie intestinali e cancro del colon-retto.
Il microbiota intestinale umano ha un impatto significativo su diversi aspetti della salute e delle malattie intestinali, tra cui la malattia infiammatoria intestinale (IBD) e il cancro del colon- retto. Nel colon, il muco secreto crea una barriera che separa i microrganismi intestinali dal rivestimento dell’intestino, impedendo il contatto ravvicinato che può portare a queste condizioni.
Alcuni batteri intestinali sono in grado di utilizzare le glicoproteine della mucina, il principale componente del muco, come fonte di nutrienti. Tuttavia, non è chiaro quali enzimi batterici avviino la degradazione dei complessi O-glicani presenti nelle mucine.
Nonostante i ruoli critici delle solfatasi in molti processi biologici, comprese le malattie, i ricercatori di un gruppo di Università tra cui l’Università di Liverpool, l’Università di Göteborg e l’Università del Michigan, hanno cercato di colmare il significativo divario di conoscenze sulla loro specificità e sui loro meccanismi.
Un componente importante del muco del colon è la mucina 2, una glicoproteina. La glicosilazione della mucina è variabile lungo il tratto gastrointestinale, con aumento della solfatazione nel colon, soprattutto nel colon distale. Per degradare i complessi O-glicani presenti nelle mucine, alcuni batteri intestinali umani hanno sviluppato complessi arsenali di enzimi degradativi che includono le solfatasi. Caratterizzando l’attività di 12 diverse solfatasi, i ricercatori sono stati in grado di dimostrare che le solfatasi sono essenziali per l’utilizzo degli O-glicani della mucina del colon distale da parte del simbionte intestinale umano Bacteroides thetaiotaomicron.
Lo studio rivela che B. thetaiotaomicron ha una robusta capacità di crescere su mucine del colon altamente solfatate e che possiede solfatasi in grado di rimuovere gruppi solfati in tutti i contesti in cui sono noti per verificarsi nella mucina. Sorprendentemente, i ricercatori hanno scoperto che una singola solfatasi chiave è sproporzionatamente importante per la crescita degli O-glicani della mucina del colon.
I risultati dello studio supportano un ruolo critico per le solfatasi attive sia nella normale colonizzazione che nell’infiammazione.
Dato che le strutture del glicano della mucina possono variare tra gli ospiti dei mammiferi, questi passaggi critici potrebbero eventualmente dover essere convalidati negli esseri umani.
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Spiegano gli autori:
“Gli esseri umani si sono co-evoluti con una densa comunità di simbionti microbici che abitano l’intestino inferiore. Nel colon, il muco secreto crea una barriera che separa questi microrganismi dall’epitelio intestinale. Alcuni batteri intestinali sono in grado di utilizzare le glicoproteine della mucina, il principale componente del muco, come fonte di nutrienti. Tuttavia, non è chiaro quali enzimi batterici avviino la degradazione del complesso O- glicani presenti nelle mucine. Nel colon distale, questi glicani sono fortemente solfati, ma non sono state identificate specifiche solfatasi attive sulle mucine del colon. Qui mostriamo che le solfatasi sono essenziali per l’utilizzo della mucina del colon distale O -glicani da parte del simbionte intestinale umano Bacteroides thetaiotaomicron. Abbiamo caratterizzato l’attività di 12 diverse solfatasi prodotte da questa specie, dimostrando che sono collettivamente attive su tutti i legami solfati noti negli O-glicani. Le strutture cristalline di tre enzimi forniscono informazioni meccanicistiche sulle basi molecolari della specificità del substrato. Inaspettatamente, abbiamo scoperto che una singola solfatasi è essenziale per l’utilizzo di O-glicani solfatati in vitro e ha anche un ruolo importante in vivo. I nostri risultati forniscono informazioni sui meccanismi di degradazione della mucina da parte di un importante gruppo di batteri intestinali, un processo importante sia per la normale colonizzazione intestinale microbica che per malattie come la malattia infiammatoria intestinale”.
Questi risultati informeranno la ricerca futura sul blocco di questo complesso percorso enzimatico e potenzialmente sull’inibizione delle attività di degradazione della mucina nei batteri che contribuiscono a malattie come l’IBD.
